当前研究表明,有1000余种中药的作用靶标都具有潜在的转录因子活性。而转录因子作为一类重要的药物作用靶标,许多药物分子通过与其发生相互作用,进而使其结合基因上游的特异核苷酸序列,活化后从胞质转位至胞核,通过识别和结合基因启动子区的顺式作用元件,启动和调控基因的表达。因此,对中药作用靶标转录因子的整合分析研究,可以进一步详尽阐明中药作用的具体环节与机制,还可以进一步发现未知的药物作用靶标,拓展对该药物作用机制的认识,开发新的药物功能。
中国中医科学院中药研究所中药新药设计课题组卫军营副研究员的团队联合北京蛋白质组研究中心、中国中医科学院中药资源中心、复旦大学等多家单位,利用最新的转录因子规模化富集分析技术方法,结合网络药理学技术策略,对丹红的作用机制特别是靶标转录因子开展了深入的研究工作。通过对缺血性脑损伤过程中转录因子变化的系统调查研究,发现了一批发生显著变化的转录因子,并利用网络药理学分析策略,对其中的一些重要转录因子进行了分析验证,发现前B细胞白血病转录因子1(PBX1)和c A M P 依赖的转录因子1(ATF1)为丹红作用的重要靶标转录因子。同时,研究者还发现了一些与丹红作用相关的重要卒中治疗靶标,进一步凸显了该药物的科学价值。该项研究获得国家自然科学基金委青年科学基金项目的资助,相关研究结果已发表在Scientific Reports 杂志(文章链接:http://dx.doi.org/10.1038/srep29823)。
研究者将脑缺血模型小鼠随机分为假手术对照组、模型组、预防给药组和治疗给药组,利用高通量的转录因子富集分析策略分析药物丹红抗小鼠脑缺血不同时间点转录因子的变化情况,并利用网络药理学方法分析关键转录因子与药物靶标和疾病靶标之间的相关性,并对丹红干预后的转录因子富集进行分析验证,从而揭示丹红抗脑缺血的作用机制。
研究者通过对脑缺血后内源性转录因子差异分析,共鉴定到250个转录因子。将上述差异转录因子、丹红成分与已知靶标的网络药理分析:选取与丹参和红花所含65种化学成分相似性得分(Similar score)大于0.6的相似药物,共2167个已知药物,均为药物银行(DrugBank)ID。从DrugBank中下载药物-靶标数据集,从上述文件中提取丹参和红花相似药物对应的靶标信息,共得到630个候选靶标。从在线人类孟德尔遗传数据库和DrugBank中收集卒中的已知治疗靶标共62个,结果存于已知靶标子表。在丹参和红花候选靶标中,有37个是已知治疗靶标。利用高通量转录因子分析方法鉴定到的对照和模型组中的差异表达转录因子(n =151),构建其与丹参-红花候选靶标、已知卒中治疗靶标的相互作用网络,共2204对相互作用。为了提高网络图的可读性,将上述PPI网络转变成基因相互作用网络,共包含2204对相互作用,525个基因。计算网络中节点的拓扑特征值,分别选取拓扑特征值的中位数作为卡值,筛选网络中的关键节点,结果共得到175个关键节点。通过丹红治疗脑缺血的药效学评价对上述结果进行验证,证实PBX1、ATF1为丹红抗脑缺血作用靶标转录因子,NFYC、POU3F和SATB为新的候选治疗靶标。
该研究首次深入分析了脑缺血相关的转录因子,将网络药理学研究与转录因子的功能研究进行了整合;分析了与丹红干预作用相关的转录因子,并进行了验证;分析了与其干预作用相关的化学成分信息,为下一步研究奠定了基础。
谷红注射液为中西药复方制剂,其组份由乙酰谷酰胺、红花提取液及适量辅料组成。谷红注射液类别为脑功能改善药物,综合了乙酰谷酰胺和红花两种药物的有效成分,并使其具有增效协同作用。大量临床研究证实,谷红注射液对治疗脑供血不足、脑血栓、脑梗死及脑出血恢复期等脑血管疾病有良好的效果,还可用于治疗冠心病、脉管炎等。为了探究在局灶性脑缺血再灌注模型大鼠中谷红注射液有效成分羟基红花黄色素A(HSYA)的体内代谢过程,及其对谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、乳酸脱氢酶(LDH)活性的作用是否受中西药复方配伍的影响,以进一步探讨中西药复方配伍的合理性,指导其抗脑缺血疾病的临床合理用药,在国家自然科学基金项目的资助下,浙江中医药大学陈俊奎、万海同、周惠芬、彭学谦、何昱等开展了“谷红注射液在脑缺血再灌注大鼠体内药动学与抗氧化作用关联性研究”,相关研究结果于2016年2月发表在ChineseTraditional andHerbal Drugs 杂志。
研究者采用平衡透析法测定HSYA及谷红注射液中HSYA的血浆蛋白结合率。将大脑右侧中动脉局灶性栓塞(MCAO)大鼠模型分为HSYA组(4 mg/kg)及谷红注射液组(10 ml/kg),尾部静脉给药,采用高效液相(HPLC) 法测定不同时间点HSYA的血药浓度,绘制药时曲线;同时采用试剂盒法测定不同时间点血浆中GSH-Px、LDH活性,绘制效时曲线;进一步进行药动-药效联动分析。
研究结果显示, HSYA和谷红注射液中HSYA 在质量浓度为2.5mg/L、10.0mg/L 、25.0 mg/L时血浆蛋白结合率分别是77.96%、73.54%、76.13%和68.21%、58.22%、63.17%;H S Y A 的血浆药物质量浓度在0.01~50.00 mg/L 线性关系良好,低、中、高血浆药物浓度平均回收率分别为(99.94±2.82)%、( 104.16±1.41)% 、(99.74±1.06)%;谷红注射液组与HSYA组比较,曲线下面积显著增加,平均驻留时间显著减少,表观容积(Vz)显著增加;血浆中GSH-Px活性升高,与血药浓度呈正相关,LDH活性降低,与血药浓度呈负相关。这说明,谷红注射液组与HSYA组比较具有更好的抗氧化作用,对大鼠脑缺血再灌注损伤有明显的保护作用。
结果表明,谷红注射液比HSYA在MCAO损伤大鼠中的生物利用度更高,效果更为显著,能更好地增加血浆中GSH-Px及降低LDH的活性,从而对机体氧化损伤具有更为显著的保护作用。本实验对药动-药效进行联动分析,有助于更全面和更准确地了解药物效应随药物浓度及时间变化的规律,对临床制定合理给药方案、提高疗效和减少不良反应具有重要的参考价值,同时也证实了谷红注射液对MCAO大鼠的保护作用机制可能与抗氧化损伤有关。
丹红注射液抗脑缺血靶标转录因子研究项目资助情况
【摘自《中华医学信息导报》2016年第17期】
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